Zehnder entalpia hőcserélő

A Zehnder kínálatában 2013 óta szerepelnek polimer membrános entalpia hőcserélők. A Zehnder, elsőként a világon 2011-2012 -ben fejlesztette ki a páraáteresztő/ vízzáró anyaggól készült lemezes hőcserélőjét, amely a téli hideg-száraz levegő nedvesítésére képes. A gyártást a Core Energy vállalat végzi, ők látják el ilyen entalpia hőcserélővel az európai gyártók többségét.

Az ezt megelőző években a papír alapanyagú hőcserélők jelentették a választ a túl nedves/ túl száraz levegő problémára (ahogy több más gyártó a mai napig csak ezt kínálja). Egyes gyártók forgódobos hőcserélőt kínálnak alternatívaként, viszont az itt tapasztalható elhasznált levegő visszaáramlás (ami csak igen költséges szorpciós réteggel csökkenthető), illetve a Zehnder hagyományai miatt a lemezes hőcserélők fejlesztése mellett tette le a voksot.

FRISS: Koronavírus és más higiéniai kérdések

Általában minden szellőztető rendszerre elmondható, hogy el kell kerülni az elhasznált levegő visszaáramlását a friss levegő ágba. A REHVA nemzetközi szervezet állásfoglalása szerint minden forgódobos készülék használata kockázatot hordoz a járvány időszakában, ezek használata ilyenkor kerülendő (letölthető lap alján). A szakmai terminológia sokszor entalpia hőcserélőnek, entalpiakeréknek („enthalpy wheel”) nevezi az ilyen forgódobos eszközöket is, sőt az egyhelyiséges kerámiabetétes lakossági kisventilátorok is ide sorolhatók. Az entalpia hőcserélő csupán egy összefoglaló elnevezés, jelenleg több, egymástól nagyon eltérű műszaki megoldás létezik. Sem a forgódobos, sem a kerámiabetétes entalpia hőcserélő nem összekeverendő a lemezes kialakítású entalpia hőcserélőkkel, ahol a levegő visszakeverése kizárt.* A lemezes kialakítású hőcserélőkön belül is megkülönböztetendő a papír alapú és a polimer membrános technológia, és ezek higiéniai szempontból is másképp viselkednek.

A polimer membrános entalpia hőcserélő falán nem jutnak át a vírusok!

A polimer membrános entalpia hőcserélő falán nem jutnak át a vírusok, ennek oka, hogy a polimer membrán kétrétegű. A vastag polmer réteg és a mikroszkopikus vastagságú mikroporózus réteg nem átjárható a vírusok számára. A mikroporózus réreg pórusmérete 10 -60 nm. A koronavírusok, például a Covid-19 átlagos mérete 125 nm. Összehasonlításképpen: az N95 orvosi maszkok blokkolják a részecskék 95% -át a >0,3 mikron (300 nm) tartományban. A vírus blokkoló tulajdonság alátámasztására elvégeztük a membránanyagokra az ASTM F-1671 szabvány szerinti vírus-penetrációs teszteket. Ez egy általános teszt orvosi ruházatra, kesztyűre és ruhára. Ez a teszt víruspótlót (terX174 bakteriofág) alkalmaz a folyadékban lévő részecskék átjutásának mérésére nyomás alatt egy anyag alatt. Az ΦX174 részecske átmérője ~ 25 nm, ami sokkal kisebb, mint az egyes koronavírus részecskék. Az Mx4 ‘T4’ és a HP ‘Gryphon’ membránjainkban sem az ASTM F-1671 teszt során nem figyeltünk meg vírusos helyettesítőket. Ez megerősítette, hogy membránjaink vírusgátként működnek. A teszteredményt letölthető a lap alján.

Hangsúlyozom, hogy általában „entalpia hőcserélő”, mint gyártány nem létezik, ez a megnevezés csupán egy összefoglaló elnevezés azokra a hőcserélőkre amelyek a levegő rejtett energiatartalmát is hasznosítják. Éppen ezért nem jelenthető ki általánosságban, hogy az entalpia hőcserélő alkalmazása nem javasolt. A korábban említett REHVA cikk kifejezetten a forgódobos eszközöket említi.

A vírusok blokkolása kizárólag a Core Energy (Zehnder cégcsoport) által gyártott polimer membrános entalpia hőcserélőkre igaz. A Zehnder és Paul entalpia hőcserélős gépekben kizárólag ezt használjuk.

Tisztíthatóság

A polimer membrános entalpia hőcserélő vízzel eltakarítható. Takarításához kizárólag langyos, tiszta víz használható. Tisztítását néhány évente, a hővisszanyerő gép és a teljes légtechnika rendszer takarításával együtt javasoljuk. Erre a feladatra Zehnder szakszerviz áll rendelkezésre.

Miért van szükség a száraz levegő nedvesítésére?

Fizikai alapok

A hideg levegő mindig száraz, akkor is ha, relatív páratartalma akár 90%. Ha az előző mondat tartalmának pontos megértése, okainak ismerete elengedhetetlenül fontos a polimer membrános entalpia hőcserélő működésének megértéséhez. Ha a mondat jelentése mögött húzódó fizikai okok nem egyértelműek, nézzen utána a relatív páratartalom, abszolút páratartalom, Mollier-féle hx diagram fogalmának. Ezek ismerete nélkül az entalpia hőcserélő működése csak nagy vonalakban értelmezhető.

Miért kell nedvesíteni?

A téli hideg levegő mindig száraz (abszolút nedvességtartalma 1-2 g/kg közötti). Ilyen száraz levegővel a lakást szellőztetni azzal a következménnyel jár, hogy a lakás a levegője kiszáradhat. Igen nehéz megjósolni azt, hogy ez milyen mértékben következik be, illetve hogy a lakók erre hogyan reagálnak. Ez az alábbiaktól függ:

• a lakásban keletkező pára mennyisége (életstílus, növények, szárítógép)
• a szellőzés intenzitása (szabályozási kérdések)
• a lakók érzékenysége a száraz levegőre (életkor, egészségügyi állapot)
• időjárási körülmények (külső levegő abszolút páratartalma)
• épületfizikai jellemzők (légtömörség, nedvességtartalom, határoló szerkezetek páradiffúziós képessége)

Nem tudjuk előre megjósolni, hogy adott épületben, adott család, adott életstílus mellett, adott időjárási körülmények mellett, adott szellőzési intenzitás mellett pontosan milyen páratartalom alakul ki. Iránymutatást csupán tapasztalataink nyújtanak: a legtöbb lakásban, ahol nem páravisszanyerős szellőzés üzemel, a lakók száraz levegőre panaszkodnak a hideg téli időszakban.

Mit lehet tenni?

Mit tehet az, aki normál hőcserélős gépet üzemeltet lakásában, és szenved a száraz levegőtől?* Például csökkenti a szellőzést (visszakapcsolja a szellőzőgépet alcsonyabb fokozatba, vagy időnként teljesen kikapcsolja). Ebben az esetben elviseli a rosszabb levegő minőséget, ami nem megoldás. Ezen felül beszerezhet párásító eszközöket, és elhelyezheti őket a lakószobákban. Ez sem igazán jó megoldás, tekintve a párásítók üzemeltetését, elhelyezését, villamos fogyasztását.

Itt jegyzem meg azt, hogy a túl száraz levegőnek nem csak káros élettani hatása van. A fa parketta, bútorok, hangszerek, festmények is károsodhatnak.

Megoldás az entalpia hőcserélő?

Igen, az entalpia hőcserélő egyszerű, hatásos, költséghatékony, helytakarékos, karbantartásmentes, zajtalan, extra üzemeltetési költséggel nem járó megoldás a lakótér alacsony páratartalmának megakadályozására. Figyelembe kell venni viszont, hogy ez az eszköz a párát visszanyeri, nem pedig előállítja, mint egy párásító gép. Minden olyan esetben hatásosan működik, amikor a lakótérben pára keletkezik. Ha nem keletkezik elég pára (erre elég nehéz példát találni, de ilyen lehet pl. egy idősek otthona, ahol nincs főzéssel, fürdéssel, takarítással, ruhaszárítással járó aktív életvitel), akkor az entalpia hőcserélő nem tud mit visszanyerni.

Az entalpia hőcserélő egyéb előnyei

Tisztíthatóság

A polimer membrános entalpia hőcserélő vízzel eltakarítható. Takarításához kizárólag langyos, tiszta víz használható. Tisztítását néhány évente, a hővisszanyerő gép és a teljes légtechnika rendszer takarításával együtt javasoljuk. Erre a feladatra Zehnder szakszervíz áll rendelkezésre.

Könnyű elhelyezés

Mivel a Zehnder entalpia hőcserélős gépeket nem kell bekötni a szennyvíz csatornába, ezért felszerelésük helye könnyebben kiválasztható. Jó példa erre a decentralizált hővisszanyerő választék. Ezekben a típusokban szintén entalpia hőcserélő van. A nappaliban, lakószobában szinte lehetetlen lenne a képződő kondenzvíz elvezetése. A Zehnder decentralizált típusokkal ez nem probléma, hiszen kondenzvíz nem képződik. (A kültér felé sem folyik ki semmi).

Fagyvédelem

Az entalpia hőcserélő kevésbé érzékeny a deresedésre, azaz alacsonyabb hőmérséklet esetén kezd jegesedni, így a hővisszanyerő gép fagyvédelmi programja rövidebb ideig aktív. Ez magasabb működési hatásfokkal és további elektromos fogyasztás megtakarítással jár.

A hűtési költségek csökkentése

Ha entalpia hőcserélő van a szellőzőgépben, a szobákba jutó levegő nyáron szárazabb. Ha a levegő szárazabb, akkor a hűtési rendszer nagyobb teljesítmény leadására is képes, illetve ugyanazt a hűtőteljesítményt kisebb villamos teljesítményfelvét mellett éri el.** Emiatt a hűtési időszakban számottevő költség takarítható meg, különösen nagyon párás időjárási körülmények esetén. Emiatt az ilyen rendszerekhez az entalpiás hőcserélő kifejezetten ajánlott.

** Ez nem vonatkozik a felülethűtéses rendszerekre.

Működés

A páravisszanyerés akkor következik be, ha a két légáram között abszolút páratartalom különbség van. Ha nincs különbség, nincs páravisszanyerés. Minél nagyobb a különbség, annál intenzívebb a pára átvándorlása a hőcserélő membránján. A szállított levegő mennyiségétől függően a hővisszanyerő gép legfeljebb 67% körüli arányban képes a pára visszanyerésére. Nagyobb szellőzési fokozatban (pl. a fürdőszoba használat idején) a páravisszanyerés aránya 30-40% körüli értékre csökken le.

Fűtési időszakban

• külső friss levegő száraz (1-2 g/kg), belső levegő nedves (7-10 g/kg)

Nagy páratartalom különbség, az elszívott belső levegő párataralma a szobákba bejuttatott friss levegőt nedvesíti.

Hűtési időszakban

• külső levegő nedves (időnként akár 14-18 g/kg), belső levegő száraz és hideg (aktív hűtéssel rendelkező belső terek esetén 9- 10 g/kg)

Nagy páratartalom különbség, a hőcserélőbe kintről jutó nedves meleg levegő páratartalma átadódik a kifelé tartó hideg, száraz levegőnek.

Átmeneti időszakban

Ha nincs abszolút páratartalom különség a külső és a lakás levegője között, akkor nincs páravándorlás sem. Ilyenkor az entalpia hőcserélő normál hőcserélőként viselkedik.

Konkrét példa a téli párásításra

Az alábbiakban egy nagytarcsai, 2016-os építésű (tehát már kiszáradt) családi ház példáján keresztül mutatom be az entalpia hőcserélő működését. A képernyőfotók a ComfoConnect alkalmazás segítségével készültek (2019 január). Az adatok:

• külső páratartalom 62% (-3,2C°), abszolút páratartalomban kifejezve ez 1,84 g/kg

A konkrét esetben egy ComfoAir Q350 ERV (entalpia hőcserélős) gép működik, tehát a nedvesség egy része a hőcserélő falán átvándorolva a száraz levegő páratartalmát megnöveli. De mennyivel?

• befúvott levegő páratartalom 48% (16,7C°), abszolút páratartalomban 5,71 g/kg

Az entalpia hőcserélős gép tehát itt képes 3,87 g/kg -mal nedvesíteni a külső száraz levegőt. A lakásban 51% páratartalom van, párásító használata nélkül. A mérés pillanatában a házban hárman tartózkodnak, számottevő párakibocsátás egész délután nem történt. A gép 181 m3/h légszállítással üzemel.

• belső páratartalom 51% (21,1C°), abszolút páratartalomban 7,9 g/kg (a „többlet” páratartalom a lakók normál életviteléből adódik, párásító nem működik a házban).

Hátrányok

Hatásfok***

Az entalpia hőcserélő érezhető hőátadási hatásfoka kisebb, mint a normál hőcserélős gépeké. Míg egy Zehnder ComfoAir Q350 hővisszanyerő gép normál hőcserélővel 94% hatásfokú, addig ugyanez a gép entalpia hőcserélővel 87% hatásfokú. Hozzáteszem, hogy ez a 87% hatásfok még mindig kiváló érték, sok más gyártó normál hőcserélős gépe nem működik ilyen hatásfokkal. Mit jelent ez a gyakorlatban? Egyszerűen csak annyit, hogy az entalpiás gépből kilépő friss levegő hőmérséklete kissé alacsonyabb, nedvességtartalma viszont magasabb (télen).

*** Megjegyzem, hogy akár 120% körüli hatásfok is levezethető entalpia hőcserélő esetén. Az ilyen számítás helyes, de félrevezető. Félrevezető, mert azt a téves elképzelést sugallja, hogy az entalpia hőcserélőből kilépő friss levegő melegebb, mint normál hőcserélő esetén. Ennek ellenkezője igaz. A hőcserélők hatásfoka több módszerrel számítható, de az értéket az MSZ EN 13141-7 mérési standard szerint kötelező megadni, a korrekt összehasonlíthatóság érdekében.

Magas nedvességtartalmú új ház

Az új házak nedvességtartalma magas. Az építés során, az építőanyagokkal bevitt nedvességtartalom csak lassan tud eltávozni. Gyakori visszajelzés az ügyfelek részéről, hogy az entalpia hőcserélős szellőztető ezt a folyamatot lassítja. Egyes esetekben a beköltözés után folyamatosan magas páratartalomról számolnak be, a gép szellőzés ellenére is. Ilyen esetekben azt javasoljuk, hogy a gép hőcserélőjét átmenetileg cseréljék normál hőcserélőre. Egyes forgalmazó partnerek nyújtanak ilyen „kölcsön” szolgáltatást. A keletkező kondenzvíz elvezetéséről ilyenkor gondoskodni kell!

Összefoglalás: kell vagy nem kell?

A téli fagyos időszakban a lakás száraz levegője kétségtelenül létező probléma.**** Az entalpia hőcserélő kétségkívül egyszerű, olcsó megoldása a problémának. Mégsem jelenthető ki, hogy az entalpia hőcserélő „kötelező” tartozéka minden szellőztető rendszernek. Ez olyan lenne, mintha azt állítanánk, hogy az autók kizárólag csak automata váltóval képzelhetők el. Az entalpia hőcserélő komfort növelő eszköz, ennek megfelelően kell dönteni róla. Többletköltsége kb. 175.000 Ft + ÁFA (ComfoAir Q350 gép esetén, 2018).Entalpia hőcserélős gépet a hűtéssel rendelkező lakóterekbe javasoljuk kifejezette, az itt jelentkező költségcsökkentés miatt.

Az entalpia hőcserélőről szóló döntés elhalasztható akár évekre is, amíg a levegő páratartalmával kapcsolatos tapasztalatok összegyűlnek. Lehetséges normál hőcserélős gép beszerelése, amelyben a hőcserélő később kicserélhető entalpiás változatra. Az entalpia hőcserélő ára kb. 310.000 Ft + ÁFA (ComfoAir Q350 gép esetén, 2018).

**** A probléma visszavezethető a tervezés, kivitelezés, beüzemelés hiányosságaira is, nem kizárólag a hőcserélő típusa és az időjárási körülmények okolhatók.

* A hőcserélők igen, de hővisszanyerős gépek nem építhetők 100% légtömörséggel, valamennyi tömítetlenség minden esetben jelen van. Az alacsony belső szivárgási ráta (tömítetlenség) a kiváló minőségű gépenél 2% alatti érték (100 Pa mellett). Ez a paraméter a teljesítménynyilatkozatból kiolvasható, pl. Zehnder ComfoAir Q350 gépnél ez az érték 1,8%. Ez a mutatószám a német szakirodalomban a „Höchste innere Leckluftrate”, angolul „internal leakage rate” néven használatos.

Tóth István,

Zehnder Group Deutschland GmbH Magyarországi Kereskedelmi Képviselet

Kapcsolat